Предельные энергетические характеристики системы питания импульсных антенн на основе обобщения теории Маклина для негармонических сигналов

А. Ю. Одинцов; М. И. Сугак

Предельные энергетические характеристики системы питания импульсных антенн на основе обобщения теории Маклина для негармонических сигналов

научная статья Страницы: 35-46

¹ к.т.н., науч. сотрудник, кафедра теоретических основ радиотехники, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет (ЛЭТИ)
² к.т.н., доцент, кафедра теоретических основ радиотехники, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет (ЛЭТИ)

Ключевые слова: электрически малая антенна негармонический сигнал фидерный КПД фундаментальный предел обобщенная добротность

Аннотация

На основе развития теории Маклина получены предельные соотношения для обобщенной добротности и фидерного коэффициента полезного действия антенн, возбуждаемых негармоническим сигналом. Рассмотрен ряд частных случаев, доказывающих справедливость полученных соотношений. Приведены численные и экспериментальные результаты для некоторых популярных антенн, подтверждающие теоретические положения.

Для цитирования

Одинцов А.Ю., Сугак М.И. Предельные энергетические характеристики системы питания импульсных антенн на основе обобщения теории Маклина для негармонических сигналов // Антенны. 2014. № 7. С. 35–46.

Список источников

Wheeler H.A. Fundamental limitation of small antennas // Proc. IRE. Dec. 1947. V. 35. P. 1479-1483.
Chu L.J. Physical limitations on omni-directional antennas // J. Appl. Phys. Dec. 1948. V. 19. P. 1163-1175.
Hansen R.C. Fundamental limitations in antennas // Proc. IEEE. Feb. 1981. V. 69. P. 170-182.
Yaghjian A.D., Best S.R. Impedance, bandwidth and Q of antennas // IEEE Trans. Antennas Propagat. 2005. V. 53. № 4. P. 1298-1324.
Hansen R.C. Electrically small, superdirective and superconducting antennas. Hoboken, New Jersey: John Wiley&Sons. 2006.
Volakis J.L., Chen C.C., Fujimoto K. Small antennas miniaturization techniques applications. McGraw Hill. 2010.
Miron D.B. Small antenna design. Elsevier Science & Technology. Imprint: Newnes. 2006.
Слюсар В. 60 лет теории электрически малых антенн // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2006. № 7.
Mc Lean J.S. A re-examination of the fundamental limits on the radiation Q of electrically small antennas // IEEE Trans. Antennas Propagat. 1996. V. 44. № 5. P. 672-676.
Sievenpiper D.F., Davson D.C., Jacob M.M., Kanar T., Kim S., Long J., Quarfoth R.G. Experimental validation of performance limits and design guidelines for small antennas // IEEE Trans. Antennas Propagat. 2012 V. 60. № 1. P. 8-19.
Chang H.-Ch. The radiation quality factor of vertically polarized spherical antennas above a conducting ground plane // Masters Theses 1896. Feb. 2014. Paper 899. University of Massachusetts - Amherst.
Sten J.C.-E., Hujanen A., Koivisto P.K. Quality factor of an electrically small antenna radiating close to a conducting plane // IEEE Trans. Antennas Propagat. 2001. V. 49. № 5. P. 829-837.
Gustafsson M., Sohl C., Kristensson G. Physical limitations on antennas of arbitrary shape // Proc. R. Soc. A. 2007. V. 463. № 2086. P. 2589-2607.
Вопросы подповерхностной радиолокации. Коллективная монография / под ред. А.Ю. Гринева. М.: Радиотехника. 2005.
Гринев А.Ю., Темченко В.С., Багно Д.В. Радары подповерхностного зондирования. Мониторинг и диагностика сред и объектов. М.: Радиотехника. 2013.
Моделирование малогабаритных сверхширокополосных антенн. Коллективная монография / под ред. В.Б. Авдеева и А.В. Ашихмина. Воронеж: ВГУ. 2005.
UWB: theory and applications / edited by I. Oppermann, M. Hamalainenand J. Iinatti. 2004. John Wiley & Sons, Ltd.
Valderas D., Sancho J.I., Puente D., Ling C., Chen X. Ultrawideband antennas. Design and applications. ImperialCollege Press. 2011.
Иммореев И.Я.,Телятников Л.И. Эффективность использования энергии зондирующих импульсов в сверхширокополосной локации // Радиотехника. 1997. №9. С.33-37.
Shlivinski A., Heyman E. Time-domain near-field analysis of short-pulse antennas. Part I: Spherical wave (multipole) expansion // IEEE Trans. Antennas Propagat. 1999. V. 47. № 2. P. 271-280.
Shlivinski A., Heyman E. Time-domain near-field analysis of short-pulse antennas. Part II: Spherical wave (multipole) expansion // IEEE Trans. Antennas Propagat. 1999. V. 47. № 2. P. 280-286.
Костиков Г.А.,Одинцов А.Ю., Сугак М.И. Фидерный КПД антенны Вивальди, возбуждаемой гауссовым импульсом // Антенны. 2011. № 12. С. 52-60.
Костиков Г.А.,Одинцов А.Ю., Сугак М.И. Влияние проводящего экрана на импульсное излучение печатного сверхширокополосного вибратора // Антенны. 2009. Вып. 1 (150). С. 44-50.
Антенны в режиме излучения негармонических сигналов / под ред. Ю.П. Саломатоваи М.И. Сугака. СПб.: Изд-воСПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2012.
Odintsov A.Y., Salomatov Y.P., Sugak M.I., Lemberg K.V. Formulation of the Hansen-Chu-McLean relations for the non-harmonic signals // Internat. Siberian Conf. on Control and Communications (SIBCON). 2013.
Юров Ю.Я. Техническая электродинамика. Конспект лекций. Ч. 2. Ленинград: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 1975.
Бычков Ю.А., Золотницкий В.М., Чернышев Э.П. Основы теории электрических цепей. Учебник для вузов. Изд. 3‑е. СПб.: Изд-во «Лань». 2004.
Марков Г.Т., Сазонов Д.М. Антенны. Учебник для вузов. Изд. 2-е. М.: Энергия. 1975.
Драбкин А.Л. и др. Антенно-фидерные устройства. Изд. 2-е, доп. и переработ. М.: Сов. радио. 1974.
Weiland T. On the numerical solution of Maxwell-s equations and applications in accelerator physics // Particle Accelerators. 1984. V. 15. P. 245-291.
Одинцов А.Ю., Сугак М.И. Оценка максимального значения энергетического коэффициента направленного действия ТЕМ-рупора, возбуждаемого гауссовым сверхкоротким импульсом // Антенны. 2009.№11. С. 51-58.
MallahzadehA.R., KarshenasF.ModifiedTEMhornantennaforbroadbandapplications // ProgressinElectromagneticsResearch. 2009. V. 90. P. 105-119.
Костиков Г.А.,Саломатов Ю.П., Сугак М.И. Энергетические характеристики антенны Вивальди в режиме излучения негармонических сигналов // Антенны. 2012. № 2.С. 20-27.
Kostikov G.A., Sugak M.I., Pokrovski A.A., Odintsov A.J.Vivaldi antenna in the ultrashort impulse operating mode // Proc. of 3-rd internat. conf. on Ultrawideband and ultrashort impulse signals. Sevastopol. 19-22 Sept. 2006.
Lalezari F., Gilbert Ch.E., Rogers J.M. Broadband notch antenna // U.S. Patent 4843403. June 27.1989.
Костиков Г.А. Плоский шлейф-вибратор в режиме излучения сверхкоротких импульсов // Молодые ученые - промышленности Северо-Западного региона. Материалы семинаров политехнического симпозиума. СПб.: Изд-во Политехнического университета. 2004. С. 42.

[1] Wheeler H.A. Fundamental limitation of small antennas // Proc. IRE. Dec. 1947. V. 35. P. 1479-1483.

[2] Chu L.J. Physical limitations on omni-directional antennas // J. Appl. Phys. Dec. 1948. V. 19. P. 1163-1175.

[3] Hansen R.C. Fundamental limitations in antennas // Proc. IEEE. Feb. 1981. V. 69. P. 170-182.

[4] Yaghjian A.D., Best S.R. Impedance, bandwidth and Q of antennas // IEEE Trans. Antennas Propagat. 2005. V. 53. № 4. P. 1298-1324.

[5] Hansen R.C. Electrically small, superdirective and superconducting antennas. Hoboken, New Jersey: John Wiley&Sons. 2006.

[6] Volakis J.L., Chen C.C., Fujimoto K. Small antennas miniaturization techniques applications. McGraw Hill. 2010.

[7] Miron D.B. Small antenna design. Elsevier Science & Technology. Imprint: Newnes. 2006.

[8] Слюсар В. 60 лет теории электрически малых антенн // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2006. № 7.

[9] Mc Lean J.S. A re-examination of the fundamental limits on the radiation Q of electrically small antennas // IEEE Trans. Antennas Propagat. 1996. V. 44. № 5. P. 672-676.

[10] Sievenpiper D.F., Davson D.C., Jacob M.M., Kanar T., Kim S., Long J., Quarfoth R.G. Experimental validation of performance limits and design guidelines for small antennas // IEEE Trans. Antennas Propagat. 2012 V. 60. № 1. P. 8-19.

[11] Chang H.-Ch. The radiation quality factor of vertically polarized spherical antennas above a conducting ground plane // Masters Theses 1896. Feb. 2014. Paper 899. University of Massachusetts - Amherst.

[12] Sten J.C.-E., Hujanen A., Koivisto P.K. Quality factor of an electrically small antenna radiating close to a conducting plane // IEEE Trans. Antennas Propagat. 2001. V. 49. № 5. P. 829-837.

[13] Gustafsson M., Sohl C., Kristensson G. Physical limitations on antennas of arbitrary shape // Proc. R. Soc. A. 2007. V. 463. № 2086. P. 2589-2607.

[14] Вопросы подповерхностной радиолокации. Коллективная монография / под ред. А.Ю. Гринева. М.: Радиотехника. 2005.

[15] Гринев А.Ю., Темченко В.С., Багно Д.В. Радары подповерхностного зондирования. Мониторинг и диагностика сред и объектов. М.: Радиотехника. 2013.

[16] Моделирование малогабаритных сверхширокополосных антенн. Коллективная монография / под ред. В.Б. Авдеева и А.В. Ашихмина. Воронеж: ВГУ. 2005.

[17] UWB: theory and applications / edited by I. Oppermann, M. Hamalainenand J. Iinatti. 2004. John Wiley & Sons, Ltd.

[18] Valderas D., Sancho J.I., Puente D., Ling C., Chen X. Ultrawideband antennas. Design and applications. ImperialCollege Press. 2011.

[19] Иммореев И.Я.,Телятников Л.И. Эффективность использования энергии зондирующих импульсов в сверхширокополосной локации // Радиотехника. 1997. №9. С.33-37.

[20] Shlivinski A., Heyman E. Time-domain near-field analysis of short-pulse antennas. Part I: Spherical wave (multipole) expansion // IEEE Trans. Antennas Propagat. 1999. V. 47. № 2. P. 271-280.

[21] Shlivinski A., Heyman E. Time-domain near-field analysis of short-pulse antennas. Part II: Spherical wave (multipole) expansion // IEEE Trans. Antennas Propagat. 1999. V. 47. № 2. P. 280-286.

[22] Костиков Г.А.,Одинцов А.Ю., Сугак М.И. Фидерный КПД антенны Вивальди, возбуждаемой гауссовым импульсом // Антенны. 2011. № 12. С. 52-60.

[23] Костиков Г.А.,Одинцов А.Ю., Сугак М.И. Влияние проводящего экрана на импульсное излучение печатного сверхширокополосного вибратора // Антенны. 2009. Вып. 1 (150). С. 44-50.

[24] Антенны в режиме излучения негармонических сигналов / под ред. Ю.П. Саломатоваи М.И. Сугака. СПб.: Изд-воСПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2012.

[25] Odintsov A.Y., Salomatov Y.P., Sugak M.I., Lemberg K.V. Formulation of the Hansen-Chu-McLean relations for the non-harmonic signals // Internat. Siberian Conf. on Control and Communications (SIBCON). 2013.

[26] Юров Ю.Я. Техническая электродинамика. Конспект лекций. Ч. 2. Ленинград: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 1975.

[27] Бычков Ю.А., Золотницкий В.М., Чернышев Э.П. Основы теории электрических цепей. Учебник для вузов. Изд. 3‑е. СПб.: Изд-во «Лань». 2004.

[28] Марков Г.Т., Сазонов Д.М. Антенны. Учебник для вузов. Изд. 2-е. М.: Энергия. 1975.

[29] Драбкин А.Л. и др. Антенно-фидерные устройства. Изд. 2-е, доп. и переработ. М.: Сов. радио. 1974.

[30] Weiland T. On the numerical solution of Maxwell-s equations and applications in accelerator physics // Particle Accelerators. 1984. V. 15. P. 245-291.

[31] Одинцов А.Ю., Сугак М.И. Оценка максимального значения энергетического коэффициента направленного действия ТЕМ-рупора, возбуждаемого гауссовым сверхкоротким импульсом // Антенны. 2009.№11. С. 51-58.

[32] MallahzadehA.R., KarshenasF.ModifiedTEMhornantennaforbroadbandapplications // ProgressinElectromagneticsResearch. 2009. V. 90. P. 105-119.

[33] Костиков Г.А.,Саломатов Ю.П., Сугак М.И. Энергетические характеристики антенны Вивальди в режиме излучения негармонических сигналов // Антенны. 2012. № 2.С. 20-27.

[34] Kostikov G.A., Sugak M.I., Pokrovski A.A., Odintsov A.J.Vivaldi antenna in the ultrashort impulse operating mode // Proc. of 3-rd internat. conf. on Ultrawideband and ultrashort impulse signals. Sevastopol. 19-22 Sept. 2006.

[35] Lalezari F., Gilbert Ch.E., Rogers J.M. Broadband notch antenna // U.S. Patent 4843403. June 27.1989.

[36] Костиков Г.А. Плоский шлейф-вибратор в режиме излучения сверхкоротких импульсов // Молодые ученые - промышленности Северо-Западного региона. Материалы семинаров политехнического симпозиума. СПб.: Изд-во Политехнического университета. 2004. С. 42.

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи